Question

碳、氮、硫及其化合物对生产、生活有重要的意义。

(1)以与为原料可合成尿素。已知：

① 

② 

③ 

写出NH₃和CO₂合成尿素和液态水的热化学方程式________。

(2)高温下，CO₂与足量的碳在密闭容器中实现反应：。向容积为1L的恒容容器中加入0.2molCO₂，在不同温度下达到平衡时CO₂的物质的量浓度随温度的变化如图所示。则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应；某温度下若向该平衡体系中再通入0.2molCO₂，达到新平衡后，体系中CO的百分含量________(填“变大”、“变小”或“不变”)。

(3)一定量的与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：

①650℃时，反应达平衡后的转化率为________。

②℃时，平衡常数________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压体积分数)。

(4)与能发生反应： 

在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定的平衡转化率。部分实验结果如图所示：

①当容器内________(填标号)不再随时间的变化而改变时，反应达到平衡状态。

A．气体的压强        B．气体的平均摩尔质量     C．气体的密度    D．的体积分数

②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是________。

③若A点对应实验中，的起始浓度为，经过达到平衡状态，该时段化学反应速率________。

④图中C、D两点对应的温度分别为℃和℃，通过计算判断________(填“”、“”或“”)。

Answer

吸热 变小 25% 0.5 D 降低温度

【解析】

本题综合考察盖斯定律和化学平衡常数的计算，化学平衡常数的计算常用三段式来进行计算，对于反应，用平衡分压代替平衡浓度计算的化学平衡常数的表达式为：。

(1)根据盖斯定律计算（1）+（2）-（3）得与合成尿素的热化学方程式为：；，故本题答案为：；。

(2)随着温度的升高，CO2的物质的量浓度逐渐减小，说明平衡正向移动，因此该反应属于吸热反应；恒容容器中充入二氧化碳可以看做，二氧化碳先与碳在其他容器反应达到平衡后，再混合把体积缩小至原始体积，相当于增大压强，则平衡向逆反应方向进行，达到新平衡后，体系中CO的百分含量减小，故本题答案为：吸热；变小；

(3)由图可以知道，650℃时，反应达到平衡后CO的体积分数为40%，设开始反应时加入的二氧化碳为1mol，转化了x mol，则有：

所以 ，计算出x=0.25mol，则二氧化碳的转化率为25%；

℃时，一氧化碳和二氧化碳的体积分数均为50%， 则 ，故本题答案为：25%；0.5；

(4) ①A，反应前后气体物质的量不变，气体的压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；

B、气体质量不变，气体物质的量不变，气体的平均摩尔质量始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故B错误；

C、反应前后气体质量不变气体体积不变，气体的密度始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；

D、NO2的体积分数不变是平衡标志，故D正确；因此，本题正确答案是：D；

②如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，平衡转化率增大，平衡正向进行，正反应为放热反应，降低温度平衡正向进行，因此，本题正确答案是：降低温度；

③A点平衡转化率为50%，n(NO2)：n(SO2)=0.4，SO2(g)的起始浓度为comol /L，NO2起始浓度c(NO2)=0.4 comol /L，反应的二氧化氮浓度=0. 4comol/ L×50%=0.2comol/L，该时段化学反应速率V(NO2)= =mol/L▪min，因此，本题正确答案是：；

(4 NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)，△H=-41.8kJ/mol，反应为放热反应，n(NO2)：n(SO2)=1，SO2(g)的起始浓度为comol/L，c(NO2)= comol/L，图中C、D两点对应的实验温度分别为Tc和Td，C点二氧化氮转化率为50%，

平衡常数K=1。

D点二氧化碳的转化率为40%，n(NO2)：n(SO2)=1.5，SO2(g)的起始浓度为comol/L，c(NO2)= 1.5comol/L，则

平衡常数K=1。

平衡常数相同，说明反应温度相同，Tc=Td，因此，本题正确答案：=。